晏雄成 刘 涛

(中铁六局，北京 100036)

1 工程概述

昆明枢纽扩能改造工程昆阳特大桥桥梁全长1 007.64 m，为单线电气化铁路特大桥，桥梁结构形式为12×32 m+1×16 m+异型框架+1×16 m+异型框架+1×24 m+9×32 m，上部结构为简支梁、框架组合桥跨桥梁。全桥共27个墩台，7 696延米/162根钻孔桩，桥梁桩基直径均为1 m，桩长在39 m～59 m之间。桥址区属滇池湖滨盆地地貌，冲积和湖相沉积相结合地质条件，桩位处地层地质主要为淤泥质土、泥炭、粉土、粉细砂、砾砂、细圆砾土，不良地质为砂土及粉细砂液化层，砂土液化层，呈断续分布，且分布较长，并存在承压水和沼气。其中4 456 m/89根桩基穿越流砂层地层，流砂层最深处位于桩顶以下45 m处，最大厚度达12 m，层数为2层～4层，地下承压水的压差大于2 m水头。现场采用旋挖钻、循环钻、冲击钻等成孔方法，经过增加泥浆比重、加高护筒高度、充填黄土及片石冲击加固等技术措施多次试桩，仍然不能成孔。

2 施工方案比选

根据施工工程中出现的异常情况、现场采集的碴样以及地质补勘资料，并邀请相关专家进行原因分析，认为造成桩基不能成孔的原因主要是多层较厚极不稳定流砂层、承压水以及沼气的综合作用，造成钻孔孔壁坍塌，致使常规措施情况下桩基不能成孔。为此，现场制定了如下两种方案进行比选:

1)全护筒跟进:采用直径1.3 m、材质Q235的厚壁钢护筒，边钻进边用大型振动沉拔桩机跟进护筒，直至基桩设计桩底标高。钻孔采用旋转钻机钻进，见图1。

2)高压旋喷桩帷幕:沿每根桩基外侧环向施工直径60 cm高压旋喷桩，对地基进行加固止水，形成环形稳定结构，待旋喷桩桩体达到强度后，采用循环钻机钻进成孔，见图2。

通过对以上两种方案在施工难易程度、施工进度、施工风险等方面进行对比分析(见表1)，并经相关专家讨论，最终确定采用高压旋喷桩帷幕的施工方法，沿每根桩基外侧环向施工直径60 cm高压旋喷桩，对桩周地基进行加固止水，形成环形稳定结构，待旋喷桩桩体达到强度后，采用循环钻机钻进成孔。

表1 施工方案对比表

3 高压旋喷桩帷幕设计

根据桩位处勘探资料，准确确定流砂层深度及厚度;沿桩基外侧环向施工高压旋喷桩，旋喷桩直径60 cm，桩间环向距离40 cm，桩间咬合尺寸为20 cm，旋喷桩距孔桩中心距离为1 m，距孔桩边缘20 cm，每根桩基外侧环向施工旋喷桩共计16根。高压旋喷桩采用地质钻机，钻杆采用旋喷注浆管，采用空钻射水形式进行钻进，钻进深度至桩基成孔范围最底层流砂层以下2.5 m，为节约成本并确保帷幕效果，提升注浆只在流砂层段进行喷射注浆，其余地层进行选钻提升，流砂层地层注浆超出流砂层与其他地层分界线 2.5 m。

4 高压旋喷桩帷幕施工

4.1 施工工艺流程

工艺流程见图3。

4.2 施工准备

1)确定流砂层厚度及深度。根据桩位处地质勘探资料，认真核对每个墩台桩位处流砂层深度及厚度，根据设计桩位及流砂层位置确定旋喷桩旋转喷浆范围，并作出立面展示图放置于现场，便于现场施工。2)高压旋喷桩实验参数。在桩位处采用地质钻机进行钻孔取样，按设计要求进行室内配合比试验，确定浆液最佳配比，试验选用P.O42.5普通硅酸盐水泥。3)旋喷桩施工参数。选取流砂层厚度最大、深度最深、层数最多的位置分别按照不同的试验参数进行试桩施工，每处试桩2根，试桩施工完毕28 d后，根据现场试桩钻芯取样对桩体成桩质量以及无侧限抗压强度进行检测确定旋喷桩配合比及施工参数。流砂层地段高压旋喷桩水灰比为0.75∶1，注浆量240 L/m;旋喷桩施工参数为:钻进速度3 m/min～5 m/min(根据钻进深度进行调整)，转速120 r/min，钻进时射水压力为10 MPa;提升速度20 cm/min～25 cm/min，旋转速度20 r/min，提升喷浆压力25 MPa～30 MPa，浆液流量50 L/min～60 L/min，旋喷注浆段超出流砂层2.5 m。4)原地面处理及测量放样。按要求进行场地平整，清除墩台地表障碍物，设置临时排水沟，确保设备的稳定及排水顺畅;根据各墩设计桩位，布置基线控制网，准确放出桩位，并根据桩位确定旋喷桩位置。

4.3 钻机就位

移动旋喷钻机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，要求钻杆的垂直度偏差不大于1.5%，就位后首先进行低压(0.5MPa)射水试验，用以检查输浆管以及喷嘴是否畅通，压力是否正常。

4.4 制备水泥浆

钻机就位同时，即开始按照设计配合比拌制水泥浆。首先将水加入搅拌桶中，再加入水泥和外加剂，开动搅拌机搅拌10 min～20 min，打开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网(孔径为0.8 mm)，过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网(孔径为0.8 mm)，经第二道过滤后流入浆液桶中，将浆液桶中的搅拌机开启，以防止沉淀造成浆液比重不足，并随时在浆液桶中取样检查水泥浆液的比重。

4.5 钻孔至设计深度

由于流砂层的流动性，为防止塌孔并减少第二次插管工序，钻孔钻杆采用旋喷注浆管。首先启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压送水，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉，一边钻进一边安装钻杆，直到设计位置。当桩基底部位于流砂层地层中时，旋喷桩钻进深度低于设计桩底深度2.5 m;当桩基底部位于其他地层时，旋喷桩钻进深度低于桩基施工范围最底层流砂层2.5 m，根据原地面标高以及钻杆长度确定钻孔深度是否达到设计要求。

4.6 喷射注浆

当钻孔至设计深度后，停止钻进，旋喷不停，同时将高压泥浆泵压力增至施工设计值(25 MPa～30 MPa之间)，在每层流砂层底部喷水泥浆30 s后旋转提升喷水泥浆，非流砂层段只进行旋转提升，技术人员现场记录检查注浆的流量、压力、提升速度、旋转速度等相关参数。流砂层地层喷射注浆见图4。

4.7 钻机移位

完成注浆后，立即用清水冲洗管路和喷嘴，防止浆液凝固堵塞，移动桩机进行下一根桩施工。

5 正循环钻钻进成孔

当墩台下所有桩基周围高压旋喷桩帷幕全部施工完毕28 d后，方可进行该墩台桩基钻孔施工，钻孔采用正循环钻进行钻进。护壁泥浆选用膨润土、纯碱进行配置，调制的泥浆性能须符合规范要求，泥浆比重控制在1.1～1.2之间。钻机开钻时首先启动泥浆泵和转盘，待泥浆进入钻孔一定数量后方可钻进，开钻时宜采用低挡慢速钻进，钻至护筒以下1 m后再以正常速度钻进，钻进过程中及时滤碴，同时注意地层的变化，每钻进2 m捞取碴样，并计入记录表中，与设计地质情况进行对照。

6 安全质量保证措施

1)高压旋喷桩钻机钻进过程中，司钻人员根据钻机钻进情况与设计地质进行对比，流砂层段钻进较快。2)旋转喷浆时，由司钻人员根据水泥浆液用量在施工参数范围内适当调整提升速度及注浆压力，压力低于设计值或压力剧增均应进行停机检查，查明原因，调整正常后方可继续施工。3)为防止在旋转喷浆提升拆卸钻杆时断桩，必须保持旋喷接桩长度大于30 cm。4)施工过程中严格控制注浆水灰比，并采用比重计抽查水泥浆比重。注浆过程中加强对注浆量的控制，确保旋喷桩成桩质量。5)桩周高压旋喷桩按照顺时针或逆时针顺序进行逐根施工，并将桩周高压旋喷桩一次性施工完毕，旋喷桩注浆范围伸出流砂层段与其他地层分界线2.5 m以上。6)加强对施工人员的安全教育培训，提高安全意识;特种作业人员必须持证上岗;现场施工人员必须按照要求佩戴安全防护用品。7)钻机、钻具、起吊设备、卡具等均应符合施工要求，并安排专人进行检查维修。

7 结语

高压旋喷桩在深基坑开挖防护、帷幕止水以及地基加固处理等施工过程中被广泛使用。昆明枢纽扩能改造工程昆阳特大桥多层流砂层高压旋喷桩帷幕桩基成孔施工中，克服了钻孔、注浆困难的情况，解决了流砂层地层桩基难以成孔的施工难题，为工程节约了成本，保证了桥梁施工的顺利进行，取得了理想效果。使我们对高压旋喷桩帷幕施工有了更深入的认识。

［1］朱美花.高压旋喷桩在止水帷幕中的应用［J］.太原理工大学学报，1999(6):25-28.

［2］单联德，朱思远，宋海宁.临海复杂地质条件高压旋喷桩止水帷幕应用［J］.山西建筑，2007，33(18):90-92.

［3］TZ 203-2008，客货共线铁路桥涵工程施工技术指南［S］.